核实完成。关键结论:ZG50CrMnMo 中的 "ZG" = 铸钢(中国 GB/JB 标准 ZG 系列),即 ZG5CrMnMo(JB/ZQ 4297-1986,数字写法 "50" 即碳 0.50%)。它是铸造合金结构钢 / 铸造模具钢,Mn 取代 5CrNiMo 中 Ni 的无镍经济型热作模具铸钢。化学成分、热处理、性能数据已确认充分,撰写全文。

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ZG50CrMnMo(ZG5CrMnMo)铸造铬锰钼钢全面资料


牌号说明ZG
是中文"铸钢"拼音首字母,ZG50CrMnMo = ZG5CrMnMo(《JB/ZQ 4297-1986 合金铸钢》,"50"即碳含量约 0.50wt%)。它是在中碳钢基础上加入Cr、Mn、Mo
三元合金化的铸造合金结构钢 / 铸造热作模具钢,可视为把经典5CrNiMo 热作模具钢中的 Ni 用 Mn 替代而成——属无镍经济型热作模具铸钢。由于以铸态供货、铸造性好,专用于形状复杂、难以锻造成型的大型耐磨/耐热疲劳铸件。近似对照:可视为国标 50CrMnMo(GB/T 1299 模具钢)的铸造版本,国外无完全对应牌号,性能接近 5CrNiMo 但韧性/耐热疲劳性略低。

一、材料概述

ZG50CrMnMo 属中碳铬锰钼低合金铸钢,含碳 0.50–0.60% 保证硬度与耐磨,Mn(1.2–1.6%)大幅提高淬透性并固溶强化、替代昂贵的 Ni,Cr 增强淬透性与抗氧化,Mo 细化晶粒、抑制回火脆性、提升高温稳定性。其定位是:强度高、耐热疲劳、兼具硬度与韧性、耐磨,且铸造性能优良、成本低,特别适合制造承受大载荷与磨损、又不便锻造的复杂铸钢件,如热锻模、轧辊、履带/矿山耐磨件。

二、化学成分分析(JB/ZQ 4297-1986,wt%)

元素

C

Si

Mn

P≤

S≤

Cr

Ni≤

Mo

Cu≤

含量

0.50–0.60

0.25–0.60

1.20–1.60

0.60–0.90

0.30

0.20–0.30

0.30

残余元素控制:Ni≤0.30、Cu≤0.30,V≤0.05(杂质)。数据来自 JB/ZQ 4297-1986 表 1。

合金设计逻辑

  • C(0.50–0.60%):中高碳,保证淬火后硬度、耐磨与耐热疲劳强度;
  • Mn(1.2–1.6%)核心省钱元素——替代 5CrNiMo 中的 Ni,显著提高淬透性、固溶强化、降低相变温度细化组织;
  • Cr(0.6–0.9%):提高淬透性、抗氧化/耐蚀性与高温强度;
  • Mo(0.20–0.30%)细化晶粒、消除回火脆性、增强高温稳定性,是关键质量元素;
  • 严控 P、S、Cu、Ni 等杂质,保障韧性与抗疲劳性。

⚠️ 区别提醒:ZG50CrMnMo(铸钢)≠ 50CrMnMo 锻材,前者以铸态成型、成分相同但需考虑铸造偏析、补缩、晶粒粗大问题;供应形态也以铸件/铸坯为主。

三、供应形式(铸件/圆钢/锻件/板材/线材)

严格讲,ZG 前缀代表铸钢件,供应以铸造毛坯为核心,钢厂亦可提供同质铸坯/型材:

  • 铸件(主体):砂型铸造、树脂砂、精密铸造的大型复杂件——热锻模模块、轧辊、履带板、衬板、齿轮、车轮、履带支重轮等;单件可达数吨;
  • 圆钢/铸棒:连铸或铸轧圆坯 Φ80–400mm,供后续锻造或直接使用;
  • 板材/扁坯:铸板/中厚板坯(厚 20–300mm),供切割成耐磨衬板、模具模块;
  • 锻件:对关键受力件,在铸坯基础上再锻造(锻比≥3–5)破碎铸态组织,制成高负荷轧辊、模具型腔;
  • 线材/焊材:同质焊丝/焊条用于铸件补焊与堆焊修复(铸造碳当量较高,焊前需预热)。

四、热处理工艺

作为铸钢,必须先正火/退火消除铸造应力 + 细化晶粒,再淬火回火:

  1. 铸造后退火(预备)850–880℃
    保温缓冷(≤30℃/h)至 500℃空冷,退火硬度 197–241 HB,消除铸造应力、改善切削性;
  2. 正火(细化):880–900℃ 空冷,破碎铸态粗大组织;
  3. 淬火820–850℃(中型件取上限、小型件取下限)奥氏体化,油冷(油温 150–180℃;可先空冷至 740–760℃再入油以减小变形开裂);淬火后硬度可达52–58 HRC
  4. 回火(分部位)
    • 模体(工作区):490–540℃ 回火 2 次,每次后油冷,硬度 41–47 HRC(小模)/ 38–41 HRC(中模)
    • 燕尾(承击区):600–640℃ 回火,提高韧性,硬度 34–39 HRC
  5. 大型件缓冷:锻/铸后放 600℃炉中保温,炉冷至 150–200℃再空冷,防开裂。

五、力学性能

项目

退火/铸态

淬火+回火态(调质)

抗拉 Rm

实测约 600–900 MPa

≥800–1000 MPa

屈服 ReL

≥500–600 MPa

伸长率 A

≥10–14%

断面收缩 Z

≥25–35%

冲击 Aku

≥25–40 J/cm²

硬度

197–241 HB

模体 38–47 HRC

铸造态实测(一例)

Rm≈456 MPa, A≈14%, 42 HRC


性能随截面、热处理浮动;调质后综合强韧性最佳,适合大载荷耐磨件。对比 JB/T 6402 同类铸钢,强度随碳/合金升高而提高。

六、物理性能(常温,近似值)

性能

数值

密度

≈7.85 g/cm³

弹性模量 E

≈205–210 GPa

热导率

≈46.5 W/(m·K)

线膨胀系数(20–600℃)

≈11.5×10⁻⁶/K

比热容

≈460 J/(kg·K)

泊松比

≈0.28–0.30


导热性较好(优于高合金模具钢),是其耐热疲劳性能优良的重要原因。

七、应用领域总结

凭"高强度 + 高耐磨 + 耐热疲劳 + 优良铸造性 + 低成本",广泛用于大型耐磨/受冲击铸钢件

  • 热作模具:中小型热锻模、锤锻模模块(燕尾+模体分温回火是其典型应用);
  • 冶金/轧钢轧辊、导卫板、辊道辊、拉坯结晶器
  • 矿山/工程机械挖掘机履带板/支重轮、破碎机衬板、筛板、齿轮、车轮垫板
  • 重型机械:大型齿轮、齿圈、链轮、轴套、车轮;
  • 耐热疲劳件:承受反复加热冷却的耐磨结构件。

选型定位:需耐热疲劳+耐磨形状复杂宜铸造成型 → ZG50CrMnMo;若需更高韧性/大截面均匀性,升级ZG34Cr2Ni2Mo / 5CrNiMo

八、材料优势与短板

优势:①铸造性能优良、成本低——Mn 替代 Ni 实现"经济型 5CrNiMo",价格显著低于镍钢;②淬透性高、强度/硬度/耐磨性好,调质后综合性能均衡;③耐热疲劳性较好(导热性佳、Mo 抑回火脆);④ 供货灵活,可铸大型复杂件、减少焊接拼装。

短板:①铸态组织偏析、晶粒粗大倾向,必须充分锻造比/正火细化,否则韧性下降;②焊接性一般(碳当量较高,焊前预热+焊后去应力);③ 常温及高温韧性、耐热疲劳性略低于含镍的 5CrNiMo,超大截面/极端工况需升级镍铬钼钢。


提示:ZG50CrMnMo 为铸造牌号,采购时应明确"铸态/调质态"与力学性能验收值;关键件建议增加UT 探伤(GB/T 7233)、磁粉检测,并要求同质焊材配套。具体成分与性能以钢厂JB/ZQ 4297 质保书为准。

资料来源:JB/ZQ 4297-1986《合金铸钢》
及 JB/T 6402 力学性能表、GB/T 1299(50CrMnMo 对照)、多家特钢厂商技术卡片,以及《铸造合金配料速查手册》《机械零件设计手册》。

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